CN108510593A - 一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置，所述方法包括：采集空间内各种物质的电磁波模型数据；根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；绘制立体空间的地形图；根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

Description

一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置

技术领域

本发明涉及立体空间模型的采集技术，尤其涉及一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置。

背景技术

立体空间模型的采集对于虚拟现实(VR，Virtual Reality)技术具有重要意义。目前，立体空间模型的采集方案大致如下：

采集方案一：立体空间模型通过构图软件内的模型库进行拼接和搭建。这种方式往往脱离于真实场景。

采集方案二：通过卫星进行高空拍摄，将每一部分图像采集后进行后期制作拼接，最终得到立体空间模型。这种方式虽然可以很好的体现建筑物之间或外部的轮廓，但对建筑物内的空间构造及材质无法真实的体现。

采集方案三：通过前景摄像头，在室内空间进行360度全面拍摄和采集，再做后期的处理和制作，最终得到立体空间模型。这种方式可以真实的反应空间内的全面，但是会有明显的拼接痕迹，且拍摄任务量巨大，无法为用户个人制作并使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置。

本发明实施例提供的基于电磁波的立体空间模型采集方法，包括：

采集空间内各种物质的电磁波模型数据；根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；

绘制立体空间的地形图；根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；

针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；

将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

本发明实施例中，所述方法还包括：

对两个以上立体空间模型进行拼接；

对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实VR场景。

本发明实施例中，建立电磁波模型库时，所述方法还包括：

对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；或者，

采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

本发明实施例中，所述绘制立体空间的地形图，包括：

设定立体空间的基本坐标；

在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；

检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

本发明实施例中，所述根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，包括：

根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；

对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

本发明实施例中，所述将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型，包括：

将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；

依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

本发明实施例中，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

本发明实施例中，所述方法还包括：

根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

本发明实施例中，所述根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择，包括：

根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；

根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

本发明实施例中，所述方法还包括：

针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；

将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式。

本发明实施例提供的基于电磁波的立体空间模型采集装置，包括：

采集单元，用于采集空间内各种物质的电磁波模型数据；

第一建立单元，用于根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；

绘制单元，用于绘制立体空间的地形图；

规划单元，用于根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；

所述采集单元，还用于针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；

第二建立单元，用于将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

本发明实施例中，所述装置还包括：

处理单元，用于对两个以上立体空间模型进行拼接；对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实(VR)场景。

本发明实施例中，所述装置还包括：

存储单元，用于对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；

所述采集单元，还用于采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；

所述存储单元，还用于根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

本发明实施例中，所述绘制单元，具体用于：设定立体空间的基本坐标；在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

本发明实施例中，所述规划单元，具体用于：根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

本发明实施例中，所述第二建立单元，具体用于：将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

本发明实施例中，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

本发明实施例中，所述装置还包括：

控制单元，用于根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

本发明实施例中，所述控制单元，具体用于：根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

本发明实施例中，所述装置还包括：

控制单元，用于针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式。

本发明实施例的技术方案，采集空间内各种物质的电磁波模型数据；根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；绘制立体空间的地形图；根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。本发明实施例的技术方案提供一种智能、便捷、快速的移动终端或穿戴设备的立体空间模型采集装置和方法，通过用户自身的移动终端或穿戴设备的电磁波信号的收发装置和地磁感应装置，基于电磁波反射，折射，穿透的模型值，提取日常生活中建筑及装饰材料模型参数，全向360度实时采集我们生活的场景和空间参数并建立VR模型，再加上后期渲染和构建，形成真实的VR素材3D地图和场地。

附图说明

附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集装置的架构图；

图2为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集方法的流程示意图一；

图3为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集方法的流程示意图二；

图4为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集装置的结构组成示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本发明实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明实施例。

游戏场景或VR场景中，每个场景一般都是基于虚拟模型进行构造，具体地，通过特定软件搭建虚拟模型并渲染，整个制作过程时间周期长，任务量大，制作成本高。在实景模型采集中，一般通过全景摄像头拍摄并拼接，由于3D摄像的成本也很高，而且存在一定程度的失真，所以构建的虚拟模型与实景模型不完全一致。在购物广场或复杂的室内空间，平面图往往会不那么直观的导引顾客或用户行走，此时由于建筑物的遮挡，全球定位系统(GPS，Global Positioning System)信号会变得异常微弱，而起不到室内导航的作用。如果是多层建筑，处在同一个垂直平面的两个人在传统地图上显示的往往是同一个点，如果有立体空间模型，则会容易很多。可见，在VR场景中如果用户想真切的体验到对方的生活场景，或者在我们真实的生活空间中渲染相关的游戏环境，采集并制作立体空间的真实模型是亟需解决的技术问题。基于此，本发明实施例提供了一种基于电磁波的立体空间模型采集方法及装置。

由于电磁波在传输过程中会接触到不同的材质，如自由空间、基础建设材料(如墙壁、玻璃、门窗、石柱、木料、钢筋混泥土、隔层)等，会产生不同折射或反射信号；如果是隔层空间，还会产生不同程度的信号衰减，通过终端内置的不同频段和距离的无线电波发射电路，根据测试到的各个方向的电磁波折射、反射、穿透特点，通过信号传输及衰减模型的对比测试，再加上采集到的建筑物本身的地磁方位参数，即可在短时间内绘制出用户当前空间的立体空间模型。

图1为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集装置的架构图，所述装置可以设置在移动终端，如手机中。也可设置在穿戴设备，如头盔中。如图1所示，所述装置包括：模型采集模块101、路径规划模块102、地图绘制模块103、无线芯片模块104、电磁波反射采集模块105、电磁波折射采集模块106、电磁波穿透采集模块107、采集控制模块108、立体空间模型建立模块109、后期处理模块110。

下面将结合图1对上述装置中各个模块之间的连接关系和功能做具体阐述。

模型采集模块101，通过采集控制模块108与各电磁波采集模块105-107相连，用于空间内各种建筑材料、空间、生活物品等电磁波单位模型数据的采集，以及单位模型库的建立。

模型采集模块101，还用于进行建筑材料、自由空间等电磁波传输模型数据的储存，也用于现场采集材料模型参数并存储。如常见的自由立体空间模型、水体模型、砖体材料模型、混泥土材料模型、玉石材料模型、金属材料模型、实木材料模型、玻璃材料模型、门窗模型等，如果已知材料的导电率、介电常数、磁导率、厚度等，还可以自行计算出特定材料的电磁波反射系数、折射系数或穿透系数。

模型采集模块采集的电磁波参数不仅受到当前电磁波频率，大气和材料本身的反射，折射和穿透等因素的影响，还受到当时温度，气压，湿度等因素的影响。如真空从电磁波传播速率为C，而大气中电磁波传播速率着为C/N，其中N为空气的折射率，在实际测试中，首先采用平均空气折射率模型进行计算，然后再通过手机内置传感器测量出当前的环境温度、气压、湿度等值，再计算出当前的实时空气折射率，进而推算出发射电磁波在空间中的具体传播速率。具体地，λ是电磁波波长，f是电磁波的频率，则电磁波的传播速率v＝λf。真空中电磁波的波速为C，它等于波长λ和频率f的乘积C＝λf，而非真空中，电磁波的波长不一样，受到介电常数和电导率的影响。此外，电磁波的传播速度还可以为(eu)^(-1/2)，式中e为介电常数，u为磁导率。对不同的媒质，e和u值不同。

对于立体空间的边界物，如不同涂料的墙壁、水泥混凝土材质、砖木、玻璃窗、金属材质、石材等，则通过不同材质的反射，折射或穿透率来计算当前电磁波平均传播速率。

地图绘制模块102，与路劲规划模块103相连，用于空间基本坐标的定义，地形图的绘制，当前方位和位置的记录及回传，特征标志物的识别和拼接。根据终端自带的GPS模块实现中心坐标源点的定位和设定，用户通过向空间垂直或水平某一方向行走，地图绘制模块会实时记录当前用户的的移动轨迹，通过平面二维空间内的移动路径的拼接绘制，形成最终的立体空间内的二维地形图。再通过竖直方向的移动扫描，确定纵向空间高度差，实现立体空间层的分布地图采集。再采集过程中，室内空间距离信息实时回传记录到终端上，和原平面GPS地图信息做修正和补充，形成立体层面地图绘制，以便于后续路径规划及电磁波信息采集。

路径规划模块103，与地图绘制模块102相连，用于立体空间全方位扫描的路径规划，根据地图的初步绘制结果，对立体空间进行分块处理，不同类型的空间和材质采用不同的扫描建模方式。路径规划模块在原有的地图绘制模块的总体地图信息的基础上，将同一连续面做路径规划，将不同的连续面分成不路径的采集节点，装置设立好采集分支和行走路线，用户在路径规划模块的指引下逐一完成电磁波采集操作，直到规划节点全部完成覆盖。

无线芯片模块104，与各电磁波采集模块105-107相连，用于各种电磁波信号的发射和接收，同时将采集到参数的解调分析处理，接收到的无线信号磁场的实时检测和采集。该模块由用户终端内的多个无线芯片组成，根据作用距离和性能的不同，主要由2.4G/5GWIFI芯片、蓝牙芯片、RFID芯片、FM等无线收发芯片组成，同时增加11AD 60G定向电磁波信号，在实际工作中，可以是上述之一，也可以两个或者多个的组合；当模型采集模式打开后，无线芯片模块被打开，通过预先设定好的指令进行非信令无线收发工作，其收发的频段，目标功率，速率都可以根据当前场景需求进行实时的调整和发射。无线芯片模块对周边场景进行持续扫描，通过装置内置的接收天线及射频接收电路，将扫描到的电磁波信号进行分频，滤波，放大进而解调出来，转换为基带芯片可以识别的数字信号。

电磁波反射采集模块105，与采集控制模块108相连，用于不同角度和方位的电磁波照射到立体空间材质上的反射参数的采集。对于适用于电磁波反射采集的平面，无线芯片模块通过定频号的发射及接收来实现模型距离和厚度的测量。由于建筑物墙体越厚，对电磁波的反射就会越强。通过不同厚度物体反射系数的测量，即可判别当前的建筑材料类型。

从电磁波特性可知，当电磁波从介电常数较小的媒介如空气，入射到介电常数较大的建筑物时，反射系数为负值，反射波相位会相反。同时，当两者之间的介电常数差异越大，反射波震荡会越强。如果反射波信号规整且在某一个频点上信号很强，振幅强弱有规律，反射波相位相反，且即可通过电磁波反射方式采集该建筑物的厚度和距离。

电磁波折射采集模块106，与采集控制模块108相连，用于不同角度和方位的电磁波照射到立体空间材质上的折射参数的采集。电磁波在传输过程中，如果遇到障碍物，就会产生折射现象，对于界面连续建筑物，或者可以绕到建筑物背后去的场景，通过电磁波入射和折射的原理来测试当前建筑物的种类和厚度。由于不同物体的电磁波折射率不一样，通过测量电磁波打到物体上的折射率值，即可判断当前物质材料属性。具体地，通过无线芯片模块发射定频额定功率电磁波信号以某一角度入射到障碍物，在障碍物的另一边放置可变天线方向终端采集器，通过调节接收天线的方向，在接收天线端接收到最大信号强度值作为最终的角度值，通过入射角和折射角的换算，计算出当前障碍物的折射率，进而判断出当前物质的材料属性。

电磁波穿透采集模块107，与采集控制模块108相连，用于不同角度和方位的电磁波穿透立体空间上穿透参数的采集；该模块负责穿透立体空间内材料时的电磁波穿透损耗的采集，并将采集到的结果发送给对比判断模块进行数据分析。

如果电磁波在某一建筑物上的反射或折射波形杂乱，波形振幅强弱无规律，反射或折射相位也没有规律，则只能采用电磁波的穿透特性来实现建筑物空间材料和模型的采集。

由于电磁波在传输过程中，穿透人体后会产生信号衰减，而穿透其他材质空气，水体或基础建设材料石材，砖墙，木材，钢材，混泥土等，也会产生不同的信号衰减，通过终端内的无线电波发射器发射不同信到建筑物的穿透特点，通过信号衰减模型的的对比测试，可以得出不同的建筑材质面积和厚度，形状等。

由于不同无线信号的频率的穿透损耗不一样，从5DB到30DB不等，频率越高，电磁波绕射能力越弱，直线测试能力越高，穿透损耗越高，通过救援用户终端或穿戴设备上的多组无线芯片的电磁波信号发射和接收采集，以及终端天线接收参考功率及穿透后的功率差值，可以实现敏感的人体物体的区分穿透探测。如在2.4GHZ频率下，电磁波穿透实体墙是4DB，穿透木材是9DB。同时，电磁波在传输过程中，其传播路径会经过自由空间及各种介质，其信号会在这些介质之间反射和折射，而各层介质由于自身介电常数，电导率，入射角度的不同，其功率损耗和衰减因子是不一样的，建筑材料比较单一，或者建筑结构层堆叠图已知的情况下，通过预先采集的单位厚度的固定材料的衰减值，如砖体结构衰减值为0.35dB/cm，混泥土结构衰减值为0.6dB/cm，如果单层或多层简单结构的电磁波系统衰减值已知，通过对照各层的电磁波穿透衰减模型参数，即可计算出阻隔结构的厚度和大致距离。

在实际应用中，如果现场的结构材料较为复杂，和模型参数值不匹配，也可以采取直接取样的测试方法，测试现场结构材料的单位厚度的衰减值，将其存储在自定义的参数模型中，然后通过测试到的总的系统损耗，来准确被测试建筑材质的厚度值。

为了减少测试误差，电磁波发射和接收需要往返测试多次，即需要采集多次穿透损耗的均值，具体测试次数需要根据测试值的波动范围来调整，如果多次测试值波动范围比较小，则测试次数较少即可。如果多次测试值波动范围比较大，说明测试环境比较复杂，则会自适应选择较大的采集次数。

采集控制模块108，用其他各模块相连，用于路劲规划，地址绘制，电磁波采集收发控制。同时对接收到的救援信号进触发回应。该模块会根据初次扫描情况对当前空间进行扫描模式选择，根据当前立体空间材质选择电磁波反射采集，电磁波折射采集或电磁波穿透采集等。

三种采集模式的选择，主要依赖于当前立体空间边界材质的特性，如有些材质颜色较浅，表面光滑和接触面平展，材料反射能力很强，就适应于电磁波反射采集方式。如果有些材质颜色较深，接触面不规则，则适用于电磁波折射采集方式。如果要测试材料的具体轮廓或厚度，则适用于电磁波穿透采集方式。

同时，在测试模式的选择下，还有不同采集方式采集精度的比较，选择测试精度和一致性较高的方式作为最终的采集方式。如果多次测试取平均值的一致性较高，正态分布越集中，则表明当前采集方式的误差最小。在模型采集模块中，也会根据单位模型的特性来显示出那种材质适合哪种采集模式。

立体空间模型建立模块109，与模型采集模块相连，用于采集到的系统磁场参数和原单一材质模型参数的做对比分析，形成具体的立体空间模型位置立体三维尺寸参数，并建立为对应的立体空间模型。立体空间模型建立模块在平面地图绘制的基础上，通过建筑材质的上述多种电磁波采集机制，实现立体空间模型的建筑材质的判断和选择，再将其填充到原始立体空间框架中去，使得当前的立体空间模型变得具体和真实，同时，对于不同建筑材料的交叉处，通过用户选择或自动填充方式实现边界处理的平滑过渡。立体空间模块建立模块还可以通过用户对某一区域拍摄的实体照片，对扫描的边界区域进行实物图像拟合，以纠正错误采集模型或模糊采集区域。

后期处理模块110，与立体空间模型建立模块109相连，用于后期原始立体空间模型进行修正和处理，用户可以根据自身需求进行模型拼接和渲染，添加特定的道具和装饰，形成真实的VR素材3D地图和场地。后续处理模块可以设置采集到的立体空间模型的风格，颜色，背景，还可以实现多个立体空间模型的连续或非连续拼接，甚至可以将特定模型库中的建筑添加到某一个采集到的立体空间中，并对特定模型库进行缩放，移动，装饰等。上述过程处理完成后，用户即可得到一个独特的立体空间模型，用于VR素材的创建和应用。

图2为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集方法的流程示意图一，如图2所示，所述基于电磁波的立体空间模型采集方法包括：

步骤201：采集空间内各种物质的电磁波模型数据；根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库。

本发明实施例中，建立电磁波模型库时，所述方法还包括：

对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；或者，

采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

步骤202：绘制立体空间的地形图；根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式。

本发明实施例中，所述绘制立体空间的地形图，包括：

设定立体空间的基本坐标；

在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；

检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

本发明实施例中，所述根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，包括：

根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；

对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

步骤203：针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数。

本发明实施例中，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

本发明实施例中，所述方法还包括：

根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

本发明实施例中，所述根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择，包括：

根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；

根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

本发明实施例中，所述方法还包括：

针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；

将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式

步骤204：将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

本发明实施例中，所述将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型，包括：

将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；

依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

本发明实施例中，所述方法还包括：

对两个以上立体空间模型进行拼接；

对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实VR场景。

本领域技术人员应当理解，本实施例中的基于电磁波的立体空间模型采集方法可参照图1中的基于电磁波的立体空间模型采集装置的具体细节进行理解。

本发明实施例提供一种智能、便捷、快速的移动终端或穿戴设备的立体空间模型的采集装置和方法，通过用户自身的移动终端或穿戴设备的电磁波信号的收发装置和地磁感应装置，基于电磁波反射，折射，传导的模型值，提取日常生活中建筑及装饰材料模型参数，全向360度实时采集我们生活的场景和空间参数并建立VR模型，再加上后期渲染和构建，形成真实的VR素材3D地图和场地。整个装置简单实用，创意新颖，可利用价值高。

图3为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集方法的流程示意图二，如图3所示，所述基于电磁波的立体空间模型采集方法包括：

步骤301：模型采集模块进行空间内各种建筑材料、空间、生活物品等电磁波模型数据的采集，并建立模型库。

步骤302：地图绘制模块进行空间基本坐标的定义，以及地形图的绘制，执行当前方位和位置的记录及回传，特征标志物的识别和拼接。

步骤303：路径规划模块进行立体空间全方位扫描的路径规划，根据地图的初步绘制结果，对立体空间进行分块处理，不同类型的空间和材质采用不同的扫描建模方式。

步骤304：无线芯片模块进行各种电磁波信号的发射和接收，采集到参数的解调分析处理，接收到的无线信号磁场的实时检测和采集。

步骤305：当磁场扫描检测模块启动时，开始改变频率和轮换无线模式，通过先近后远的原则向四周范围进行电磁波探测扫描。

步骤306：电磁波反射采集模块对不同角度和方位的电磁波照射到立体空间材质上的反射参数的采集。

步骤307：电磁波折射采集模块对不同角度和方位的电磁波照射到立体空间材质上的反射参数的采集。

步骤308：电磁波穿透采集模块对不同角度和方位的电磁波照射到立体空间材质上的反射参数的采集。

步骤309：无线芯片模块对采集到的信号进行解调，信号处理后，解读出当前的信号强度，距离，方位。

步骤310：立体空间模型建立模块对采集到的系统磁场参数和原单一材质模型参数的做对比分析，形成具体的立体空间模型位置立体三维尺寸参数，并建立为对应的立体空间模型。

步骤311：后期处理模块对后期原始立体空间模型进行修正和处理，用户可以根据自身需求进行模型拼接和渲染，添加特定的道具和装饰，形成真实的VR素材3D地图和场地。

图4为本发明实施例的基于电磁波的立体空间模型采集装置的结构组成示意图，如图4所示，所述装置包括：

采集单元401，用于采集空间内各种物质的电磁波模型数据；

第一建立单元402，用于根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；

绘制单元403，用于绘制立体空间的地形图；

规划单元404，用于根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；

所述采集单元401，还用于针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；

第二建立单元405，用于将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

本发明实施例中，所述装置还包括：

处理单元406，用于对两个以上立体空间模型进行拼接；对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实VR场景。

本发明实施例中，所述装置还包括：

存储单元407，用于对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；

所述采集单元401，还用于采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；

所述存储单元407，还用于根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

本发明实施例中，所述绘制单元403，具体用于：设定立体空间的基本坐标；在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

本发明实施例中，所述规划单元404，具体用于：根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

本发明实施例中，所述第二建立单元405，具体用于：将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

本发明实施例中，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

本发明实施例中，所述装置还包括：

控制单元408，用于根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

本发明实施例中，所述控制单元408，具体用于：根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

控制单元408，用于针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述方法包括：

采集空间内各种物质的电磁波模型数据；根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；

绘制立体空间的地形图；根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；

针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；

将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

2.根据权利要求1所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

对两个以上立体空间模型进行拼接；

对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实VR场景。

3.根据权利要求1所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，建立电磁波模型库时，所述方法还包括：

对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；或者，

采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

4.根据权利要求1所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述绘制立体空间的地形图，包括：

设定立体空间的基本坐标；

在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；

检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

5.根据权利要求4所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，包括：

根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；

对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

6.根据权利要求1所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型，包括：

将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；

依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

7.根据权利要求1所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

8.根据权利要求7所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

9.根据权利要求8所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择，包括：

根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；

根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

10.根据权利要求7所述的基于电磁波的立体空间模型采集方法，其特征在于，所述方法还包括：

针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；

将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式。

11.一种基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述装置包括：

采集单元，用于采集空间内各种物质的电磁波模型数据；

第一建立单元，用于根据所述电磁波模型数据，建立电磁波模型库；

绘制单元，用于绘制立体空间的地形图；

规划单元，用于根据所述地形图的绘制结果，将立体空间划分成不同类型的区域空间，其中，不同类型的区域空间采用不同的采集方式；

所述采集单元，还用于针对所述立体空间的各个区域空间，采集如下电磁参数的至少之一：电磁波反射参数、电磁波折射参数、电磁波穿透参数；

第二建立单元，用于将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，根据对比结果建立立体空间模型。

12.根据权利要求11所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

处理单元，用于对两个以上立体空间模型进行拼接；对拼接后的立体空间模型进行渲染，形成虚拟现实VR场景。

13.根据权利要求11所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

存储单元，用于对各种物质的传输模型数据进行储存，所述传输模型数据包括以下至少之一：反射系数、折射系数、穿透系数；

所述采集单元，还用于采集材料模型参数，所述材料模型参数包括以下至少之一：导电率、介电常数、磁导率、厚度；

所述存储单元，还用于根据所述采集材料模型参数，计算相应的传输模型数据并存储。

14.根据权利要求11所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述绘制单元，具体用于：设定立体空间的基本坐标；在所述基本坐标下，检测用户沿空间水平面的移动轨迹，拼接绘制所述移动轨迹形成立体空间内的二维地形图；检测用户沿空间竖直方向的移动轨迹，确定纵向空间高度差；在所述二维地形图的基础上绘制立体空间的地形图，所述立体空间的地形图由分层的二维地形图形成。

15.根据权利要求14所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述规划单元，具体用于：根据所述地形图的绘制结果，将不同层的二维地形图划分成不同的采集节点；对各个采集节点进行路径规划，设置采集分支和采集路线。

16.根据权利要求11所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述第二建立单元，具体用于：将采集到的电磁参数与电磁波模型库中的电磁波模型数据进行对比，得到与所述电磁参数相应的物体的材质和尺寸；依据所述物体的材质和尺寸，基于立体空间的地形图建立立体空间模型。

17.根据权利要求11所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，采集的电磁波反射参数表征物体的厚度；采集的电磁波折射参数表征物体的厚度和材质；采集的电磁波穿透参数表征物体的厚度和材质。

18.根据权利要求17所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制单元，用于根据初次采集结果，对当前区域空间进行采集模式选择。

19.根据权利要求18所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述控制单元，具体用于：根据初次采集结果，确定当前区域空间中的物体的材质；根据所述材质，选择如下采集模式的至少之一：电磁波反射参数采集模式、电磁波折射参数采集模式、电磁波穿透参数采集模式。

20.根据权利要求17所述的基于电磁波的立体空间模型采集装置，其特征在于，所述装置还包括：

控制单元，用于针对每种采集模式进行多次采集，并计算采集到的电磁参数的平均方差；将平均方差做小的采集模式作为最终选择的采集模式。